Quando il tracking satellitare si faceva a mano
L’attività satellitare radiantistica è sempre stata una ‘frontiera’, fin da quando, nel 1961, entrò in orbita Oscar-1. Oggi, grazie alla diffusione dei CubeSat, dei moderni satelliti radioamatoriali, dei palmari bibanda e delle applicazioni per smartphone che forniscono in tempo reale previsioni di passaggio e puntamento, operare via satellite è diventato relativamente semplice. Con un’attrezzatura portatile e poche informazioni disponibili sullo schermo di un telefono è possibile effettuare collegamenti che fino a qualche decennio fa richiedevano una preparazione tecnica decisamente più impegnativa.
La strada per arrivare a questa semplicità, però, è stata lunga.
Io sono attivo via satellite dalla seconda metà degli anni ’70. All’epoca erano operativi i satelliti AMSAT Oscar-6 e Oscar-7 e i sovietici R/S-1 e R/S-2 (Radio Sputnik), tutti in orbita polare bassa. L’attività via satellite, che rappresentava una delle tecnologie più avanzate del radiantismo, richiedeva competenze che spaziavano dalla radiofrequenza alla meccanica orbitale.
All’epoca operavo nel cosiddetto modo “A”: trasmettevo sui 144 MHz con un IC-202E utilizzato come exciter, seguito da un piccolo lineare da 40 watt e da una Tonna 2×4 a dipoli incrociati in polarizzazione circolare; ricevevo sui 28 MHz con il mio fidato TS-120 (Eh, sì, sono sempre stato un sostenitore delle basse potenze).
La parte radio era già abbastanza impegnativa, ma il vero problema era il tracking. Per utilizzare un satellite LEO non basta sapere che passerà sopra l’orizzonte: bisogna conoscerne con precisione tempi, direzione e traiettoria apparente nel cielo per poter mantenere il collegamento durante i pochi minuti di visibilità.
Oggi un’applicazione mostra tutto questo con pochi tocchi sullo schermo. All’epoca si lavorava con carta, matita e fogli di acetato.
Il metodo più diffuso prevedeva l’utilizzo di una mappa polare sulla quale veniva sovrapposta una particolare traccia orbitale disegnata su acetato. Per posizionarla correttamente servivano due riferimenti: il Polo Nord e l’EQX, ossia il punto di attraversamento dell’equatore da sud verso nord. L’operazione era piuttosto laboriosa e richiedeva calcoli preliminari per determinare l’EQX di ogni orbita a partire dalle effemeridi, che si presentavano in un formato simile a questo:
Su questa prima griglia se ne posizionava una seconda, anch’essa disegnata su acetato e centrata sulla posizione della propria stazione, che permetteva poi di ottenere le coordinate altazimutali del satellite durante il passaggio.
Il procedimento era tutt’altro che immediato. Prima ancora di poter utilizzare le griglie era necessario elaborare le effemeridi e determinare l’EQX delle varie orbite utili. I dati disponibili erano simili a quelli che oggi conosciamo come TLE e richiedevano una discreta quantità di calcoli.
In Italia, un ruolo fondamentale nella divulgazione di queste tecniche fu svolto dal caro e compianto Domenico Marini, I8CVS. Attraverso le sue rubriche su Radio Rivista non si limitava a descrivere gli aspetti operativi, ma spiegava con grande chiarezza i principi della meccanica orbitale e le procedure di calcolo necessarie per sfruttare al meglio i satelliti radioamatoriali. Per molti di noi fu un autentico punto di riferimento.
Fu proprio leggendo quelle pagine che decisi di automatizzare almeno una parte del lavoro. Inizialmente sviluppai un programma in Fortran sull’HP3000 che, partendo dalle effemeridi, individuava le orbite utilizzabili e ne calcolava le coordinate altazimutali rispetto alla mia stazione.
Successivamente mi posi una sfida ancora più ambiziosa: trasferire lo stesso algoritmo all’interno di una Texas SR-52, una calcolatrice programmabile che disponeva di appena 255 passi programma e 20 registri di memoria. Nacque così il programma SAT che, in tre segmenti, consentiva di partire dalle effemeridi e arrivare al tracking in tempo reale di una singola orbita.
Visto con gli occhi di oggi, lo considererei un notevole “accrocco”, ma funzionava. E soprattutto permetteva di fare sul campo, con uno strumento tascabile, operazioni che fino a poco tempo prima richiedevano lunghe sessioni di calcolo manuale.
Il lavoro attirò l’interesse di Domenico, che mi invitò a presentarlo al primo Simposio AMSAT Italia, tenutosi presso l’Istituto Nautico di Torre del Greco il 10 agosto 1979. A quel punto il software era già arrivato alla versione 9. È anche il motivo per cui, oltre alle schede programma che ancora conservo, redassi anche una documentazione tecnica piuttosto dettagliata.
Ripensando a quegli anni, ciò che colpisce non è tanto la limitatezza dei mezzi disponibili, quanto il livello di conoscenze richiesto per utilizzare una tecnologia che oggi consideriamo quasi banale. Dietro ogni collegamento satellitare c’erano studio, sperimentazione e una buona dose di ingegno.
Quando oggi vedo un giovane radioamatore effettuare il suo primo QSO via satellite con un palmare e uno smartphone, penso che sia una fortuna. Ma penso anche che quella semplicità è il risultato di un percorso iniziato molti decenni fa, costruito da tanti appassionati che, con strumenti infinitamente più modesti, hanno contribuito a rendere possibile ciò che oggi diamo per scontato.
Per chi fosse curioso, l’estratto degli atti del simposio è disponibile nel PDF scaricabile qui:
InfoAMSAT-OSCAR 7 (AO-7), lanciato nel novembre 1974, è uno dei satelliti più significativi della storia del radiantismo spaziale, non solo per la sua longevità eccezionale, ma per il modo in cui è stato concepito e realizzato. È spesso citato come il più antico satellite ancora oggi, anche se non continuamente, operativo, dopo che il guasto delle batterie nel 1981 lo ha reso dipendente esclusivamente dall’energia solare. Da allora, il suo funzionamento è diventato intermittente, legato ai cicli di illuminazione, ma sufficiente a mantenerlo “vivo” per decenni oltre ogni aspettativa progettuale.
AO-7 nasce nel pieno della filosofia AMSAT degli anni ’70: satelliti costruiti non da grandi industrie aerospaziali, ma da una rete internazionale di radioamatori, ingegneri e tecnici volontari. Il progetto fu guidato da AMSAT-NA (Stati Uniti), che coordinò lo sviluppo complessivo della piattaforma, ma con un contributo decisivo di AMSAT-Deutschland (Germania), particolarmente attiva nella progettazione e realizzazione dei sistemi RF e del transponder in modalità B. Anche altri gruppi AMSAT e singoli contributori internazionali parteciparono allo sviluppo, in un modello di collaborazione distribuita che, per l’epoca, era assolutamente pionieristico.
Dal punto di vista tecnico, AO-7 appartiene alla classe dei cosiddetti “Phase II” AMSAT: piccoli satelliti in orbita bassa, con massa di circa 30 kg e struttura compatta, progettati per sperimentare comunicazioni radio bidirezionali attraverso transponder lineari. A bordo erano presenti due transponder principali: il Mode A (uplink in VHF a 145 MHz e downlink in HF a 29 MHz) e il Mode B (uplink in UHF a 435 MHz e downlink in VHF a 145 MHz, con funzionamento invertente). Questa architettura, oggi comune nei satelliti radioamatoriali, rappresentava all’epoca un passo avanti notevole perché consentiva veri collegamenti SSB e CW attraverso lo spazio, e non solo beacon o telemetria.
Un elemento particolarmente innovativo fu anche l’introduzione di tecniche di amplificazione ad alta efficienza sviluppate nel contesto AMSAT europeo, come il sistema HELAPS (High Efficiency Linear Amplification by Parametric Synthesis), che permetteva di gestire segnali SSB con efficienza molto superiore rispetto agli amplificatori lineari tradizionali dell’epoca. AO-7 divenne così anche un laboratorio orbitante per tecnologie RF avanzate, sviluppate e testate direttamente dalla comunità radioamatoriale.
Ma forse l’aspetto più rivoluzionario di AO-7 non è solo tecnico, bensì culturale: dimostrò che una collaborazione internazionale “dal basso”, basata su competenze distribuite e contributi volontari, poteva realizzare un sistema spaziale funzionante e scientificamente utile. In un’epoca in cui l’accesso allo spazio era quasi esclusivamente dominio di enti governativi, AO-7 rappresentò una dimostrazione concreta di ingegneria collaborativa ante litteram.
Oggi AO-7 continua a essere un caso quasi unico nella storia spaziale: un satellite progettato per pochi anni di vita che, mezzo secolo dopo, viene ancora utilizzato dai radioamatori. Più che un semplice oggetto tecnico, è diventato una testimonianza vivente di una stagione pionieristica in cui la sperimentazione, la passione e l’ingegno collettivo hanno aperto la strada all’attuale era dei satelliti amatoriali e dei CubeSat.
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